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以模拟微控制器为核心构成低成本高效率的功率放大器监测器


时间:2017-12-15 作者:仪商网
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伴随着网络连接技术的逐步成熟,传统的有线网络连接技术已经无法满足现代化办公需求,于是无线网络的概念就应运而生了。

由于日益迫近的全球能源危机和人们对环境保护的期望日益增高,节能对高效无线网络的运营至关重要。功率放大器(PA)是基站和中继器的核心,其功耗可能占基站总功耗的一半。对功率放大器进行监控不仅可以提高功效、降低运营成本、提高输出功率和线性度, 而且可以使系统操作人员及时发现和解决问题,进而提高可靠性和可维护性。

本文介绍了一个基于A DuC7026实现功率放大器监控的参考设计,功能包括设置输出功率、监测电压驻波比(VSW R)、监测横向扩散金属氧化物半导体 (L DMOS)场效应管的漏极电流和温度,并在某个参数超过预定的阈值时发出报警信号。

解决方案

ADI公司提供三种 PA监测器实现方案:一种是分立器件方案,一种是基于 AD72942的 12位的集成型监测和控制系统的方案,以及一种基于 ADuC7026 高精度 模拟微控制器3的集成型方案。分立方案需要使用的器件较多,而且 PCB布局复杂,PCB面积也较大,这些因素都导致较高的成本。A D7294的优点是集成度高、成本低且可靠性高,但缺点是需要使用外部微控制器(MCU)来实现PA监控功能。 A DuC7026与A D7294具有很多相同的优点,主要的区别是A DuC7026包含MCU。另外,ADuC7026支持外部同步采样,这个特性在TD-SCDMA应用中很有用。

系统框图

图1给出了PA监测器的系统框图。RF信号在经由可变电压衰减器(VVA)、 ADL5323 预驱动器、功率放大器和双向耦合器处理后,由天线发射出去。A DuC7026的片上MCU对PA模块中两级LDMOS的温度和电流及PA模块的前向和反向功率进行采样。 MCU把采样数据发送到PC以便在用户界面(UI)上显示。操作人员可通过用户界面调整系统参数。



图1. 系统框图

PA监测模块

温度监测: 功率放大器的功耗会影响其性能。PA某些时候工作在较高的静态工作点,但输出功率较低。大量的能量在LDMOS器件上被 转换成热量,这不仅浪费了能量,而且降低了可靠性。监测PA的温度,调整其静态工作点可以使系统达到最佳性能

图2给出了温度监测器的功能框图,该系统使用 ADT75 数字温度传感 器来监测两个LDMOS级的温度。ADT75(有8引脚MSOP和SOIC封装形式可供选择)把温度转化成分辨率为0.0625°C的 数字信号,其关断模式可将电源电流降低到3μA(典型值)。



图2. 温度监测器功能框图。


图3给出了温度监测程序的流程图。在收到温度检测指令后,A Du C7026 MCU首先设置温度检测标识,然后通过I2C®总线从A DT75 读出温度数据,并把该数据发送到PC。接着,程序检查A DT75的过温引脚(O S/alert)状态,如果温度超过了阈值,则点亮LED。在收到配 置温度阈值的指令时, A DuC7026从PC读入配置数据并通过I2C总线把阈值温度写入到A DT75。当微控制器收到读入温度阈值的指令时,它从ADT75读入阈值温度并把它传送到PC。


关键词:无线网络 功率放大器 监测器    浏览量:650

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